淺埋洞室開挖與支護穩(wěn)定性數值模擬及其參數優(yōu)化研究.pdf

1、淺埋大跨地下洞室是地下工程的一個分支,其特點、圍巖變形及破壞機理與深埋洞室不同,且其開挖與支護過程是一個動態(tài)的過程,通過對該動態(tài)過程的數值模擬進行開挖與支護方案的選取和支護加固參數的優(yōu)選對于工程設計和施工是非常重要的,青島龍山地下商場主洞全長146m,跨度14m,埋深12~14m,是典型的淺埋大跨洞室,其穩(wěn)定性和可靠性對于整個工程在施工、使用中安全及地表建筑物的安全具有重要意義.該文以該工程為背景,在三維有限元應用及錨噴支護加固參數優(yōu)化

2、方面進行了以下研究工作:1.針對淺埋大跨洞室的特點、圍巖受力變形及破壞機理,提出了以破壞區(qū)面積、頂底板相對位移量及地面最大沉降量三個綜合指標作為判斷洞室穩(wěn)定性的標準,比單一指標更加準確.2.根據該工程的地質特征,建立了有限元數值模擬模型,得出了在該工程地質條件與工程條件下較為合理的開挖方案是先拱后墻的開挖順序,并研究了開挖后淺埋洞室圍巖變形的特征以及控制地面沉降的措施.模擬計算表明,控制一次開挖長度對增加圍巖穩(wěn)定性及減少地面沉降作用很大

3、.3.模擬研究了長錨索、短錨桿共同作用的機理,論證了該工程支護加固方案的合理性及采用長錨索的必要性,設置錨索可有效降低地面沉降.提出了長錨索、短錨桿雙層承載環(huán)(擠壓拱)理論,模擬論證了該理論的正確性.4.用正交有限元模擬了錨噴支護參數以及巖體的物理力學參數對圍巖穩(wěn)定性及地面沉降的影響,找出了其中的主要影響因素;采用正交有限元試驗進行支護參數優(yōu)選,分別確定了主支洞的最優(yōu)支護加固參數,彌補了原支護方案設計中只憑經驗而無理論計算的不足.5.利